桥梁工程课件第五篇第二章桥梁墩台计算.pptx

第五篇第五篇 桥梁墩台桥梁墩台 第二章桥梁墩台计算第二章桥梁墩台计算1第一节第一节 作用及其效应组合作用及其效应组合一、桥墩计算中的作用一、桥墩计算中的作用恒载、土重、预应力（组合式桥墩）、混凝土收缩及徐变恒载、土重、预应力（组合式桥墩）、混凝土收缩及徐变的影响力、基础变位影响力、水的浮力；的影响力、基础变位影响力、水的浮力；1.1.永久作用：永久作用：汽车荷载、汽车冲击力、离心力、人群荷载；风力、汽车汽车荷载、汽车冲击力、离心力、人群荷载；风力、汽车制动力、流水压力、冰压力、支座摩阻力；在超静定结构制动力、流水压力、冰压力、支座摩阻力；在超静定结构中尚需考虑温度变化的影响力；中尚需考虑温度变化的影响力；3.3.偶然作用：偶然作用：总之，在墩台设计计算过程中，应根据墩台的受力与工作阶段，给总之，在墩台设计计算过程中，应根据墩台的受力与工作阶段，给出可能同时作用荷载的组合，以确定出最不利的受力状态。出可能同时作用荷载的组合，以确定出最不利的受力状态。2.2.可变作用可变作用:地震作用、船只或漂流物撞击力地震作用、船只或漂流物撞击力第五篇第五篇 桥梁墩台桥梁墩台 第二章桥梁墩台计算第二章桥梁墩台计算2在所有荷载中，车辆荷载的变动对荷载组合起着支配作用。在所有荷载中，车辆荷载的变动对荷载组合起着支配作用。验算墩身强度验算墩身强度墩身截面的合力偏心距墩身截面的合力偏心距桥墩的稳定性桥墩的稳定性因此，需根据不同的验算内容选择各种可能的最不利荷载组合因此，需根据不同的验算内容选择各种可能的最不利荷载组合。桥墩桥墩（二）作用效应组合（二）作用效应组合 桥梁墩台计算时，预先很难确定那一种荷载组合最不利。通常需要桥梁墩台计算时，预先很难确定那一种荷载组合最不利。通常需要对各种可能的荷载进行组合计算，满足各种不同的要求。在墩台的计算对各种可能的荷载进行组合计算，满足各种不同的要求。在墩台的计算中，尚需考虑按顺桥向中，尚需考虑按顺桥向(与行车的方向平行与行车的方向平行)和横桥向分别进行，故在荷和横桥向分别进行，故在荷载组合时也需按纵向及横向分别计算。载组合时也需按纵向及横向分别计算。第五篇第五篇 桥梁墩台桥梁墩台 第二章桥梁墩台计算第二章桥梁墩台计算31第一种组合：按桥墩各截面上可能产生的最大竖向力的情况进行组合。第一种组合：按桥墩各截面上可能产生的最大竖向力的情况进行组合。用来验算顺桥向墩身强度和偏心、地基承载能力和偏心。用来验算顺桥向墩身强度和偏心、地基承载能力和偏心。2第二种组合：按桥墩各截面在顺桥向可能产生的最大偏心和最大弯矩的第二种组合：按桥墩各截面在顺桥向可能产生的最大偏心和最大弯矩的情况进行组合。用来验算顺桥向墩身强度和偏心、地基承载能力和偏心以情况进行组合。用来验算顺桥向墩身强度和偏心、地基承载能力和偏心以及桥墩的稳定性。及桥墩的稳定性。第五篇第五篇 桥梁墩台桥梁墩台 第二章桥梁墩台计算第二章桥梁墩台计算43第三种组合：按桥墩各截面在横桥向可能产生的最大偏心和最大弯矩的第三种组合：按桥墩各截面在横桥向可能产生的最大偏心和最大弯矩的情况进行组合。用来验算横桥向墩身强度和偏心、地基承载能力和偏心以情况进行组合。用来验算横桥向墩身强度和偏心、地基承载能力和偏心以及桥墩的稳定性。及桥墩的稳定性。第五篇第五篇 桥梁墩台桥梁墩台 第二章桥梁墩台计算第二章桥梁墩台计算5 2.拱桥重力式桥墩拱桥重力式桥墩 （1）顺桥方向的作用及其组合）顺桥方向的作用及其组合 对于普通桥墩应为相邻两孔的永久作用，在一孔或跨径较大的一孔满对于普通桥墩应为相邻两孔的永久作用，在一孔或跨径较大的一孔满布汽车车道荷载和人群荷载，其它可变作用中的汽车制动力、纵向风力、布汽车车道荷载和人群荷载，其它可变作用中的汽车制动力、纵向风力、温度影响力等并由此对桥墩产生不平衡水平推力、竖向力和弯矩。温度影响力等并由此对桥墩产生不平衡水平推力、竖向力和弯矩。对于单向推力墩则只考虑相邻两孔中跨径较大一孔的永久作用力效应。对于单向推力墩则只考虑相邻两孔中跨径较大一孔的永久作用力效应。第五篇第五篇 桥梁墩台桥梁墩台 第二章桥梁墩台计算第二章桥梁墩台计算6（2）横桥向的作用及其组合）横桥向的作用及其组合 在横桥方向作用于桥墩上的外力有风力、流水压力、冰在横桥方向作用于桥墩上的外力有风力、流水压力、冰压力、船只或漂浮物撞击力、地震力等。但是对于公路桥梁，压力、船只或漂浮物撞击力、地震力等。但是对于公路桥梁，横桥方向的受力验算一般不控制设计。横桥方向的受力验算一般不控制设计。第五篇第五篇 桥梁墩台桥梁墩台 第二章桥梁墩台计算第二章桥梁墩台计算72.验算截面的内力计算验算截面的内力计算3.承载能力极限状态验算承载能力极限状态验算1.验算截面的选取验算截面的选取墩身的基础顶面墩身的基础顶面墩身截面突变处墩身截面突变处与墩台帽交界的墩身截面与墩台帽交界的墩身截面高墩（每高墩（每23m取一截面）取一截面）按照各种组合，分别计算各验算截面的竖向力 、水平力 和弯矩 ，得到并按下式计算各种组合的竖向力设计值及相应偏心矩:第二节第二节 重力式桥墩计算与验算重力式桥墩计算与验算一、截面承载能力极限状态验算一、截面承载能力极限状态验算第二节第二节 重力式桥墩计算与验算重力式桥墩计算与验算第五篇第五篇 桥梁墩台桥梁墩台 第二章桥梁墩台计算第二章桥梁墩台计算84.4.截面偏心距验算截面偏心距验算 桥墩承受偏心受压荷载时，各验算截面在各种组合的偏心距应小于的容许值。如果超过时，可按下式确定截面尺寸：第五篇第五篇 桥梁墩台桥梁墩台 第二章桥梁墩台计算第二章桥梁墩台计算91、抗倾覆稳定性验算、抗倾覆稳定性验算2、抗滑动稳定性验算、抗滑动稳定性验算基础底面与地基土之间的摩擦基础底面与地基土之间的摩擦系数，其值为系数其值为0.250.250.70.7，可根据土，可根据土质情况参照质情况参照采用；采用；在桥墩抗倾覆、抗滑移稳定性验算时，在桥墩抗倾覆、抗滑移稳定性验算时，应分别按常水位和设计洪水位两种情况考应分别按常水位和设计洪水位两种情况考虑水的浮力。虑水的浮力。二、桥墩稳定性验算二、桥墩稳定性验算第五篇第五篇 桥梁墩台桥梁墩台 第二章桥梁墩台计算第二章桥梁墩台计算10第五篇第五篇 桥梁墩台桥梁墩台 第二章桥梁墩台计算第二章桥梁墩台计算11第五篇第五篇 桥梁墩台桥梁墩台 第二章桥梁墩台计算第二章桥梁墩台计算12三、相邻墩台均匀沉降差三、相邻墩台均匀沉降差 当墩台建筑在地质情况复杂、土质不均匀及承载力较差的地基当墩台建筑在地质情况复杂、土质不均匀及承载力较差的地基上，以及相邻跨径差别悬殊而需计算沉降差或跨线桥净高需预先考上，以及相邻跨径差别悬殊而需计算沉降差或跨线桥净高需预先考虑沉降量时，均应计算其沉降。虑沉降量时，均应计算其沉降。在多层土上的墩台基础，其最终沉降量可用分层总和法计算。在多层土上的墩台基础，其最终沉降量可用分层总和法计算。桥规桥规规定相邻墩台均匀沉降差，不应使桥面形成大于规定相邻墩台均匀沉降差，不应使桥面形成大于2%0的的纵坡。对于超静定结构，桥梁墩台间的均匀沉降差除应满足桥面纵纵坡。对于超静定结构，桥梁墩台间的均匀沉降差除应满足桥面纵坡要求，还应满足结构的受力要求。坡要求，还应满足结构的受力要求。第五篇第五篇 桥梁墩台桥梁墩台 第二章桥梁墩台计算第二章桥梁墩台计算13四、基础底面土的承载力和偏心距验算四、基础底面土的承载力和偏心距验算 1.1.基底土的承载力验算基底土的承载力验算顺桥向横桥向 其中:地基容许承载力提高系数 第五篇第五篇 桥梁墩台桥梁墩台 第二章桥梁墩台计算第二章桥梁墩台计算142.2.基底偏心距验算基底偏心距验算 为了使恒载基底应力分布比较均匀，防止基底最大压应力与最小压应力为了使恒载基底应力分布比较均匀，防止基底最大压应力与最小压应力相差过大，导致基底产生不均匀沉陷和影响桥墩的正常使用，故在设计时，相差过大，导致基底产生不均匀沉陷和影响桥墩的正常使用，故在设计时，应对基底合力偏心距加以限制，在基础纵向和横向，其计算的荷载偏心距应应对基底合力偏心距加以限制，在基础纵向和横向，其计算的荷载偏心距应满足表满足表5-2-3的要求。的要求。第五篇第五篇 桥梁墩台桥梁墩台 第二章桥梁墩台计算第二章桥梁墩台计算15恒载、土重和台后侧向土压力台后侧向土压力、预应力（组合式桥墩）、混凝土收缩及徐变的影响力、水的浮力；永久作用：永久作用：汽车荷载、汽车冲击力、离心力、汽车荷载引起的侧向汽车荷载引起的侧向土压力土压力、人群荷载；汽车制动力、不考虑风力、流水压不考虑风力、流水压力、冰压力、力、冰压力、支座摩阻力；在超静定结构中尚需考虑温度变化的影响力；偶然作用偶然作用：地震力（不考虑船只或漂流物撞击力）可变作用：可变作用：第五节 桥台计算一、重力式桥台的计算1.作用在桥台上的荷载桥台的计算荷载与桥墩计算中荷载基本相同，包括：第五篇第五篇 桥梁墩台桥梁墩台 第二章桥梁墩台计算第二章桥梁墩台计算162.作用效应组合车辆荷载沿顺桥向的三种布置方案，即：a)仅在桥跨结构上布置荷载；b)仅在台后破坏棱体上布置车辆荷载；c)在桥跨结构上和台后破坏棱体上都布置车辆荷载。重力式桥台的计算与验算内容与重力式桥墩相似，包括验算台身截面强度、地基应力以及桥台稳定性等，但对于桥台只需作顺桥方向的验算，故桥台在进行荷载布置及组合时，只考虑顺桥方向。第五篇第五篇 桥梁墩台桥梁墩台 第二章桥梁墩台计算第二章桥梁墩台计算17